水銀電池

水銀電池：小型で高性能な電池とその歴史

水銀電池は、酸化水銀を陰極、亜鉛を陽極、水酸化カリウム溶液を電解液とする一次電池です。小型軽量で、高い電圧安定性を誇るため、かつてはカメラ、時計、補聴器など幅広い用途に使用されていました。別名、水銀乾電池、酸化水銀電池、ルーベン電池、RM電池とも呼ばれ、約1.3ボルトの起電力を持ちます。

水銀電池の発明と普及

酸化水銀・亜鉛電池の基礎技術自体は古くから存在していましたが、1942年にサミュエル・ルーベンが安定した水銀電池を開発したことで、本格的な普及が始まりました。特に、第二次世界大戦において金属探知機や弾薬、トランシーバーといった軍用機器への採用が、その発展を大きく促進しました。「ルーベン電池」や「RM電池」（ルーベン・マロリー電池の略）という名称はこの発明者に由来します。

その後、1970年代頃まではカメラの露出計や電子シャッター、補聴器など民生用機器にも広く用いられました。しかし、1970年代後半以降は、安全面と性能に優れた空気亜鉛電池が登場し、水銀電池の市場シェアは徐々に減少していきました。

環境問題と製造中止

水銀は有害な重金属であるため、環境保護の観点からその使用は制限されるようになりました。日本では1984年に厚生省（現・厚生労働省）と通商産業省（現・経済産業省）が水銀電池の回収強化と代替製品の研究を業界団体に要請し、1995年には製造が中止されました。欧州連合もRoHS指令において、水銀含有量5ppmを超える電池の流通を規制しています。そのため、現在では先進国においては水銀電池は入手困難となっています。

ただし、中国や発展途上国では製造と輸出が継続されているため、輸入品には注意が必要です。使用済み水銀電池の回収とリサイクルは、小売店や自治体によって対応がまちまちであるのが現状です。

水銀電池の原理

[水銀]]電池は、酸化[[水銀]（HgO）の還元反応と[亜鉛]の酸化反応によって電流を発生させます。

カソード（陰極）反応:

HgO + H₂O + 2e⁻ → Hg + 2OH⁻

アノード（陽極）反応:

Zn + 2OH⁻ → ZnO + H₂O + 2e⁻

全体の反応:

Zn + HgO → ZnO + Hg

つまり、放電過程では亜鉛が酸化されて酸化亜鉛となり、酸化水銀が還元されて水銀になります。電解液には水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが用いられ、水酸化ナトリウム電池は低電流用途、水酸化カリウム電池は高電流用途に適しています。低温環境下では水酸化カリウム電池が優位性を示します。水銀電池は放電末期まで電圧がほぼ一定に保たれるという優れた特性を持っています。

主要規格と代替製品

IEC 60086規格では、水銀電池の形状はRで始まるコードで表されます。水銀電池の公称電圧は1.35Vですが、代替製品として、酸化銀電池（1.55V）、アルカリ電池、空気亜鉛電池などが用いられています。電圧調整のため、酸化銀電池を使用する際にはゲルマニウムダイオードなどを併用することがあります。また、水銀電池と同じサイズのアダプターも市販されています。ただし、電圧特性の違いから、露出補正が必要になる場合があります。

特に、音叉時計のように電池電圧に動作が直接依存する機器では、代替電池の使用には注意が必要であり、場合によっては改造が必要となる場合があります。補聴器用途では、現在では空気亜鉛電池が広く使用されています。

まとめ

水銀電池は、その小型性と高性能さで多くの機器に貢献しましたが、環境への影響から製造が中止されました。現在では安全で環境負荷の少ない代替電池が開発され、広く普及しています。水銀電池の歴史と技術的背景を知ることは、現代の電池技術の発展を理解する上で重要な要素となります。

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